Guía Metodológica Para Pruebas De Relés De Protección Multifuncional Con El Equipo De Inyección Omicron CMC

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(1)GUÍA METODOLÓGICA PARA PRUEBAS DE RELÉS DE PROTECCIÓN MULTIFUNCIONAL CON EL EQUIPO DE INYECCIÓN OMICRON CMC. FREDY WILSON ARÉVALO MORENO. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA ELÉCTRICA POR CICLOS PROPEDÉUTICOS BOGOTÁ 27 DE NOVIEMBRE DE 2015.

(2) GUÍA METODOLÓGICA PARA PRUEBAS DE RELÉS DE PROTECCIÓN MULTIFUNCIONAL CON EL EQUIPO DE INYECCIÓN OMICRON CMC. FREDY WILSON ARÉVALO MORENO. Trabajo de grado presentado como requisito para optar el título de INGENIERO ELÉCTRICO. Director: Ing. HENRY IBÁÑEZ. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA ELÉCTRICA POR CICLOS PROPEDÉUTICOS BOGOTÁ 27 DE NOVIEMBRE DE 2015.

(3) TABLA DE CONTENIDO. 1. GENERALIDADES DEL EQUIPO DE INYECCIÓN OMICRON CMC ..................... 14 1.1.. OBJETIVOS DEL PROYECTO ......................................................................... 14. 1.2.. OMICRON CMC ................................................................................................ 14. 2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DEL EQUIPO OMICRON CMC ............................. 18 3. MÓDULOS DE PRUEBAS EN LA OMICRON CMC ................................................ 28 3.1.. QUICK CMC ...................................................................................................... 29. 3.2.. RAMPING ......................................................................................................... 35. 3.3.. STATE SEQUENCER ....................................................................................... 39. 3.4. OVERCURRENT ................................................................................................. 42 3.4.. DIFERENTIAL ................................................................................................... 50. 4. FUNCIONES DE PROTECCIÓN APLICADAS A LOS RELÉS MULTIFUNCIONALES Y A LA OPERACIÓN DE OMICRON CMC ............................... 54 4.1.. PROTECCIONES DE SOBRECORRIENTE. .................................................... 54. 4.1.1.. Sobrecorriente de fases 50 51. ................................................................... 54. 4.1.2. Ajuste de la protección de sobrecorriente de fases en los relés de protección. ............................................................................................................... 56 4.2.. PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE DE NEUTRO / TIERRA .................... 69. 4.2.1. Ajuste de la protección de sobrecorriente de neutro en los relés de protección. ............................................................................................................... 73 4.3.. DIRECCIONALIDAD EN LA PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE............ 78. 4.3.1.. Direccionalidad para sobrecorriente trifásica .............................................. 78. 4.3.2.. Ajuste de la direccionalidad en relés de protección .................................... 80. 4.3.3.. Verificación de la direccionalidad con el equipo Omicron CMC .................. 82. 4.4.. FUNCIÓN DE PROTECCIÓN ANSI 46: SECUENCIA NEGATIVA DE FASES 86. 4.4.1. Ajuste de la protección contra secuencia negativa en los relés de protección ……………………………………………………………………………………..87 4.4.2. Prueba de la protección secuencia negativa de corriente con el equipo Omicron CMC. ......................................................................................................... 89.

(4) 4.5.. PROTECCIONES DE VOLTAJE ....................................................................... 90. 4.5.1.. Subtensión .................................................................................................. 90. 4.5.2. Ajuste de la protección de subtensión en los relés de protección .................. 91 4.5.3.. Sobretensión............................................................................................... 97. 4.5.4. Prueba de las protecciones de tensión con el equipo Omicron cmc ........... 100 4.6.. PROTECCIONES DE FRECUENCIA 81. ....................................................... 101. 4.6.1. Prueba de la protección de baja frecuencia con el equipo Omicron CMC .. 103 4.7.. FUNCIÓN RECIERRE 79 ............................................................................... 105. 4.7.1. 4.8.. Prueba de recierre con el equipo Omicron CMC ..................................... 110. FUNCIÓN CHEQUEO DE SINCRONISMO 25 ............................................... 112. 4.8.1. Prueba de la función chequeo de sincronismo con el equipo Omicron CMC. ……………………………………………………………………………………119 4.9.. FUNCIÓN DIFERENCIAL DE TRANSFORMADOR 87T ................................ 121. 5. HERRAMIENTA PARA VERIFICACIÓN DEL PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN IEC61850 ..................................................................................................................... 128 5.1 PROCEDIMIENTO PARA VERIFICAR SEÑALES IEC 61850 ............................ 128 6. CONCLUSIONES .................................................................................................. 138.

(5) LISTA DE FIGURAS. Figura 1: Valijas de inyección Omicron CMC 353 y 356 ................................................ 15 Figura 2. Primera ventana del programa Omicron test Universe .................................... 15 Figura 3: Unión de la licencia dentro del programa Omicron Test Universe .................. 17 Figura 4: Ventana de asociación del equipo al PC ......................................................... 18 Figura 5: Aviso de operación para la asociación del equipo de prueba al PC ................ 18 Figura 6: Mensaje de equipo asociado al PC ................................................................. 19 Figura 7: Ventana de inicio de un documento de prueba ............................................... 20 Figura 8: Ventana de ajustes del elemento “Device” en el bloque RIO .......................... 21 Figura 9: Funciones disponibles para ajustar dentro del bloque RIO ............................. 22 Figura 10: Ventana en la que se agregan los módulos de prueba ................................. 23 Figura 11: Ventana de configuración del hardware ........................................................ 23 Figura 12: Configuración de las fuentes de corriente y tensión en la CMC353 .............. 24 Figura 13: Configuración de las fuentes de corriente en la CMC356 ............................. 25 Figura 14: Configuración de las salidas del equipo de inyección ................................... 25 Figura 15: Configuración de las entradas binarias del equipo CMC ............................... 26 Figura 16: Conexión del equipo de inyección Omicron CMC 356 .................................. 27 Figura 17: Señalización de conexión correcta del equipo de prueba Omicron CMC...... 28 Figura 18: Señalización de con conexión del equipo de prueba Omicron CMC ............. 28 Figura 19: Señalización de inyección en la aplicación CMC. ......................................... 29 Figura 20: Ventana del módulo QuickCMC .................................................................... 29 Figura 21: Opciones de configuración en el módulo QuickCMC .................................... 30 Figura 22: Opción Add to Report en el modulo QuickCMC ............................................ 32 Figura 23: Pestaña de activación View en el módulo QuickCMC ................................... 32 Figura 24: Vista fasorial de corriente y tensión en el módulo QuickCMC ....................... 33 Figura 25: Señalización de corriente abierta en la fase L1 ............................................. 34 Figura 26: Señales que se pueden variar con la opción Step/Ramp en el módulo QuickCMC ...................................................................................................................... 35 Figura 27: Primera vista del módulo Ramping................................................................ 36 Figura 28: Programación de una rampa con dos señales .............................................. 37 Figura 29: Pestaña Ramps en el módulo de prueba ...................................................... 37 Figura 30: Valores de aceptación de una prueba con rampa ......................................... 38 Figura 31: Opciones dentro e la pestaña View en el módulo Ramping .......................... 38 Figura 32: verificación del arranque de la subtensión con una rampa ........................... 39 Figura 33: Detail view en el módulo State sequencer .................................................... 40 Figura 34: Pestaña estados en el módulo State Sequencer .......................................... 41.

(6) Figura 35: Tabla de ajustes de aceptación de la prueba en el módulo State Sequencer ....................................................................................................................................... 41 Figura 36: Ventana de la prueba de sobrecorriente sin puntos de prueba ..................... 43 Figura 37: Acceso al configurador de sobrecorriente mediante el archivo RIO .............. 43 Figura 38: Opciones de modo de falla en la sobrecorriente ........................................... 44 Figura 39: Tabla de ajustes de sobrecorrientes definida en la tabla 1 ........................... 46 Figura 40: Tabla donde se agregan los puntos de prueba para la curva de sobrecorriente ................................................................................................................ 48 Figura 41: Ventana de la prueba de sobrecorriente con los puntos de prueba .............. 49 Figura 42: Primera vista de la configuración del módulo de prueba differential ............. 51 Figura 43: característica de una protección diferencial .................................................. 53 Figura 44: Apariencia de la primera pantalla en un relé Schneider Micom P139 ........... 57 Figura 45: Ajuste de la protección 51 en el relé Schneider Micom P139 ....................... 58 Figura 46: Curvas estandarizadas en la librería del relé Schneider Micom P139 .......... 59 Figura 47: Ajuste de la protección 50 en el relé Schneider Micom P139 ....................... 60 Figura 48: Primera pantalla del software del relé Multilin 750/760 ................................. 61 Figura 49: Protecciones contenidas en el relé Multilin F750/760 ................................... 62 Figura 50: Ajuste de la protección 51 en el relé Multilin 750 .......................................... 62 Figura 51: Curvas disponibles en el relé Multilin 750 ..................................................... 63 Figura 52: Ajuste de la función 50 etapas 1 y 2 en el relé Multilin 750 ........................... 64 Figura 53: Operación Sobrecorriente 51/50 en un relé GE Multilin 750 ......................... 64 Figura 54: Ventana de configuración del relé SEL 751 .................................................. 65 Figura 55: Ajuste de la sobrecorriente temporizada de fases 51 en un relé SEL 751 .... 67 Figura 56: Ajuste de la protección 50 en un relé SEL-751 ............................................. 68 Figura 57: Operación Sobrecorriente 51/50 en un relé SEL 751 .................................... 68 Figura 58: Ajustes de la protección 51N/50N en el software Omicron ........................... 70 Figura 59: Puntos de prueba para la protección 51N y 50N ........................................... 72 Figura 60: Conexión de los secundarios de los CTs en un relé multilín F750. ............... 73 Figura 61: Ajuste de la protección 51N en el relé Schneider Micom P139 ..................... 74 Figura 62: Ajuste de la protección 50N en el relé Schneider Micom P139 ..................... 75 Figura 63: Ajuste de la protección 50N y 51N en un relé Multilin 750. ........................... 76 Figura 64: Operación Sobrecorriente 51N/50N en Relé Multilin 750 .............................. 77 Figura 65: Ajustes de las protecciones 50G y 51G en el relé SEL 751 .......................... 77 Figura 66: Fasores de tensión para polarizar la corriente de la fase A .......................... 79 Figura 67: Fasor de corriente direccional con un RCA de 60° para la fase A ................ 80 Figura 68: Opción de direccionalidad en el módulo de sobrecorriente ........................... 82 Figura 69: Característica gráfica de los ajustes programados........................................ 83 Figura 70: Adición de puntos a probar en el módulo Overcurrent .................................. 84 Figura 71: Tabla de puntos de prueba de la corriente direccional de fases. .................. 85.

(7) Figura 72: Resultados de la prueba de sobrecorriente direccional................................. 86 Figura 73: Ajuste de la protección de secuencia negativa en el relé Multilin 750. .......... 87 Figura 74: Ajuste de la protección de secuencia negativa en el relé Micom P142. ........ 88 Figura 75: Ajuste de la protección de secuencia negativa en el relé Micom P139. ........ 88 Figura 76: Prueba de la función 46 con el módulo de prueba Overcurrent .................... 89 Figura 77: Prueba de la función 46 con el módulo de prueba QuickCMC ...................... 90 Figura 78: Ajuste de la relación de PTs Y CTs en el relé Multilin 750 ............................ 92 Figura 79: Ajuste de la protección de subtensión (27) en el relé GE Multilin 750........... 93 Figura 80: Programación de la relación de transformación de los TPs y CTs en el relé P139 ............................................................................................................................... 94 Figura 81: Ajuste de la protección de subtensión en el relé Micom P139 de Schneider 95 Figura 82: Configuración de los CTs y PTs en un relé SEL 451 .................................... 96 Figura 83: Ajuste de la protección de subtensión en el relé SEL 451 ............................ 97 Figura 84: Ajuste de la protección 59 en el relé Multilin 750 .......................................... 98 Figura 85: Ajuste de la sobretensión en el relé Micom P139 ......................................... 99 Figura 86: Ajuste de la sobretensión en el relé SEL 451 .............................................. 100 Figura 87: Ajuste de la protección de frecuencia en el relé Multilin 750 ....................... 102 Figura 88: Ajuste de la protección de frecuencia en el relé Micom P139 ..................... 102 Figura 89: Ajuste de la protección de frecuencia en el relé SEL 451 ........................... 103 Figura 90: Adición del módulo Ramping en un documento de prueba ......................... 104 Figura 91: Ajuste de la prueba de baja frecuencia con el módulo Ramping ................. 104 Figura 92: Resultado de la prueba de baja frecuencia con el módulo Ramping .......... 105 Figura 93: Ajuste de la función recierre en el relé Multilin 760 ..................................... 106 Figura 94: Ajuste de la operación de cada recierre en el relé Multilin 760 ................... 107 Figura 95: Ajuste de la función recierre en el relé Micom P139 ................................... 108 Figura 96: Ajuste del recierre en el relé SEL 451 ......................................................... 109 Figura 97: Tabla de estados en la prueba de recierre .................................................. 111 Figura 98: Resultado de la prueba de recierre en un relé Micom P139 ....................... 112 Figura 99: Relación de transformadores en el relé Multilin 760.................................... 113 Figura 100: Ajuste de la función chequeo de sincronismo en el relé GE Multilin 760 .. 114 Figura 101: Opciones de chequeo de sincronismo en el relé GE Multilin 760 ............. 115 Figura 102: Relación de transformación de TPS de línea y de barra en el Micom P139 ..................................................................................................................................... 116 Figura 103: Chequeo de sincronismo en el relé Micom P139 ...................................... 117 Figura 104: Configuración de la salida monofásica de tensión en el módulo QuickCMC ..................................................................................................................................... 120 Figura 105: Ajuste de la protección 87T en un relé Multilin T60 ................................... 122 Figura 105: Parámetros de configuración del transformador ....................................... 122 Figura 106: Parámetros de la protección diferencial .................................................... 124.

(8) Figura 107: Curva diferencial del relé Multilin T60 ....................................................... 125 Figura 108: Prueba de la función 87T con el módulo Diff Configuration ...................... 126 Figura 109: Resultados de la prueba 87T en un relé Multilin T60 ................................ 127 Figura 110: Driver para la aplicación IEDScout ............................................................ 129 Figura 111: Aplicación IEDScout en Omicron Test Universe ....................................... 130 Figura 112: Inicio de la aplicación IEDScout con la licencia ......................................... 130 Figura 113: Primera vista de la aplicación IEDScout .................................................... 131 Figura 114: Creación de un nuevo IED con IEDScout ................................................. 132 Figura 115: Conexión de un IED al IEDScout .............................................................. 132 Figura 116: Archivo IEC61850 en la aplicación IEDScout ............................................ 133 Figura 117: Despliegue de señales de protección en Data View ................................. 135 Figura 118: Despliegue de señales de medida en Data View ...................................... 136 Figura 119: Señales en la ventana Polling ................................................................... 137. LISTA DE TABLAS. Tabla 1: Ejemplo de un ajuste de sobrecorriente…………………………………….…….46 Tabla 2: Valores de la ecuación de sobrecorriente de acuerdo a la curva BS=British Standard…………………………………………………………………….…….55 Tabla 3: Ajustes de sobrecorriente de neutro………………………………………….…..71 Tabla 4: Fasores de referencia para fallas de sobrecorriente direccionales……….…..78 Tabla 5: Angulos de operación de la direccionalidad de corriente en un relé P139 Schneider (de acuerdo a manual del relé)……………………………………………….….81 Tabla 6: Datos de un transformador trifásico………………………………………………121 Tabla 7: Señales de protección por IEC 61850 en un relé Micom P139……………….134.

(9) GLOSARIO. Alimentador: Es un circuito destinado para aplicaciones generales del cual se conectan otros circuitos para cargas específicas. Un ejemplo típico son las salidas de las subestaciones principales en media tensión las cuales llevan energía hacia zonas residenciales, industriales etc., las cuales tienen cualquier tipo de carga. Un relé para esta aplicación contiene todas las funciones de protección inherentes al circuito. Confiabilidad: Se entiende por confiabilidad de la protección, la probabilidad de que sea segura y fiable; es decir, la probabilidad de no tener una operación incorrecta. Generalmente hay un compromiso entre la seguridad y la fiabilidad: el número de disparos indeseados se incrementa con aumento de fiabilidad y el número de omisiones de disparo se incrementa cuando aumenta la seguridad. (Mejia Villegas, 1991, p. 456) Contacto seco: Es un contacto de cualquier equipo eléctrico el cual no está energizado con ningún nivel de tensión, es decir libre de potencial. Se usa para llevar señales de posición u operación como por ejemplo el disparo de un relé de protección o la posición de un interruptor. Corriente nominal: Es la corriente para la cual es diseñado un equipo o un circuito sin sufrir algún daño. En el software de protecciones de Omicron In se refiere a la corriente secundaria de los transformadores de corriente es decir 1 o 5 amperios. Corriente residual: Es la corriente producto del desbalance de los fasores en las tres fases. La sumatoria vectorial de un sistema trifásico balanceado es cero, es decir la corriente residual es nula. Cuando hay un desbalance en el sistema se presenta una corriente residual que aparece por el neutro. CT: Transformador de corriente, Es un transformador de instrumentos utilizado para bajar la escala de la corriente a valores que se puedan llevar a los relés de protección. El secundario de estos por estándar se fabrica a 1 o 5 Amperios. Estampa de tiempo: Es la información del tiempo que se registra cuando se activa una señal a través de un protocolo de comunicación, es decir el tiempo exacto de ocurrencia. Fiabilidad: “Probabilidad de no tener una omisión de disparo”. (Mejia Villegas, 1991, p. 455).

(10) Goose: Generic Object Oriented Subestation Event, son señales que se envían entre relés o IEDs para enviar y recibir información en forma de datos binarios. Se podría hacer la similitud con señales cableadas entre relés. Esta es una aplicación del protocolo IEC 61850. Pick up: Es el umbral de un valor análogo (corriente, tensión, potencia, etc) a partir del cual un sistema de protección comienza a realizar un conteo de tiempo para operar. También es conocido como arranque. PT: Transformador de potencial, también se le llama VT o TP y se usa para bajar la escala de tensión a valores de baja tensión entre 100 y 120 Voltios de tal manera que puedan ser conectaos a los relés de protección. Relé de protección: Es un equipo que tiene varias funciones en un circuito de potencia entre las cuales es importante mencionar: Protección: La función principal del relé es proteger un circuito o un equipo, para esto se deben conectar las señales de corriente y tensión Control: Muchos relés dependiendo la aplicación tienen la posibilidad de realizar enclavamientos en donde se programan ciertas lógicas para realizar una operación de control por ejemplo un cierre en el cual se requiere cumplir con ciertas condiciones operativas para poderse cumplir. Medidas: Teniendo en cuenta que las señales de corriente y tensión son llevadas a través de los transformadores de instrumentos a los relés, estos tienen la capacidad de mostrar la medida de tensión, corriente, potencia y energía. Registros: Cuando se presentan eventos como cambios de estados en las entradas binarias del relé, arranque u operación de las protecciones, los relés capturan estos cambios y guardan en una memoria estos cambios y las oscilografías presentadas durante una falla para luego poder indagar y hacer posibles evaluaciones de dichos eventos. Comunicación: Existen varios lenguajes con los cuales un relé se puede comunicar, para enviar datos como estados, mediciones, registros y también para recibir comandos como cierres y aperturas sobre interruptores.. Repport Control Block: Es un conjunto de señales agrupadas que se deben programar en un IED con IEC 61850 para transmitir cualquier tipo de señal desde una base de datos como por ejemplo operación de protecciones, estado de entradas binarias y medidas.

(11) Scada: Es el acrónimo de Supervisory Control And Data Acqisition, es una aplicación que permite realizar el control de IEDs conectados a una red leyendo datos como estados y lecturas y realizando comandos. SCL: Substation Configuration Language o lenguaje de configuración de la subestación, en IEC 61850 se compone de los archivos de configuración del sistema es decir aquellos que forman parte de las aplicaciones del protocolo estos son: SCD: Descripción de la configuración de la subestación. ICD: Capacidad de descripción del IED CID: Descripción de la configuración del IED. SSD: Descripción y especificación del sitema (https://prezi.com/jeubpc37nt7r/proceso-de-modelado-de-nodos-logicos-datos-yatributos-en-scl-iec-61850/) Seguridad: Probabilidad de no tener un disparo indeseado. (Mejia Villegas, 1991, p. 455) Selectividad: De acuerdo con Ramírez Castaño (2003) Característica de los sistemas de protección para mantener la continuidad del suministro, desconectando una sección mínima del circuito para aislar la falla. (p. 76). Velocidad: Según Ramirez Castaño (2003) Tiempo mínimo de falla y daño mínimo del equipo. Rapidez para despejar las fallas a fin de evitar daños al equipo. (p. 76). Voltaje residual: Es el voltaje resultante de la suma vectorial en un sistema trifásico. Este se puede medir si hay un esquema de tres transformadores de tensión conectados en estrella..

(12) RESUMEN En las subestaciones de media tensión, el equipo encargado de abrir o energizar un circuito es el interruptor, sin embargo en el evento de una falla, este no tiene la capacidad de abrirse por sí solo como es el caso de los interruptores en baja tensión; es por esta razón que estos deben ser comandados por otro equipo llamado relé de protección multifuncional, el cual contiene todas las señales necesarias para su correcta operación como son entradas y salidas binarias, señales analógicas de corriente y tensión, puertos de comunicación entre otros. Para garantizar la correcta operación de estos equipos es necesario realizar los ajustes correspondientes de las protecciones y verificarlos, simulando las fallas inherentes a estos ajustes. Para realizar la comprobación adecuada es necesario contar con un equipo de pruebas versátil y sencillo de tal modo que un ingeniero o técnico especializado pueda realizar las pruebas a los sistemas de protección como son los relés. En el presente documento se presentan los principios de operación del equipo de inyección secundaria Omicron CMC, la explicación de las protecciones más comunes en media tensión, así como la manera de realizar estos ajustes en las principales marcas de relés usadas en los proyectos desarrollados por la compañía Schneider Electric de Colombia y una explicación detallada de la forma como se deben hacer las pruebas de cada una de las funciones de protección más relevantes..

(13) INTRODUCCIÓN El relé de protección multifuncional, siendo un componente de vital importancia en los circuitos de media tensión, debe garantizar la protección adecuada de los equipos asociados como son barrajes, transformadores, alimentadores, motores y demás elementos y cargas que puedan estar involucrados en las configuraciones de media tensión. Para asegurar la operación adecuada de los relés es importante probarlos simulando condiciones muy similares a las presentadas en las fallas de tal manera que se pueda garantizar que la respuesta ante eventos anormales es la esperada de acuerdo a los ajustes programados para cada función de protección. Para verificar una protección se hace imprescindible tener un conocimiento apropiado de los conceptos de fallas, sus principales causas y la manera como los relés de protección deben responder de acuerdo a la función que desempeñe dentro de todo el circuito asegurando características como selectividad, velocidad y seguridad; también es importante aprovechar la herramienta de manera eficaz para aumentar el alcance y confiabilidad de las pruebas con el equipo de inyección Omicron CMC. En el documento la primera parte se puede encontrar las generalidades del equipo en donde se hace un breve resumen de las aplicaciones que contiene. En el segundo capítulo se muestra la manera de iniciar la conexión con el equipo, el principio de funcionamiento, cómo acceder al programa, que se debe tener en cuenta para la inyección de las variables de corriente y tensión, la manera de programar el hardware dependiendo la aplicación requerida. En el tercer capítulo se detallan los principales módulos de prueba que contiene el software y la utilidad de cada uno de estos. Luego en el capitulo cuatro se describen las principales funciones de protección en relés de diferentes marcas y la forma adecuada para ajustarlos identificando la similitud de estos, así mismo se exponen los métodos más adecuados para probar dichos ajustes y el procedimiento detallado del manejo de las herramientas de Omicron de tal manera que se puedan hacer verificaciones de una manera optima y confiable. Finalmente el capitulo cinco está dedicado a mostrar el uso de una herramienta para verificar el protocolo de comunicación IEC61850 con la cual se pueden comprobar la comunicación de los relés.. 13.

(14) 1. GENERALIDADES DEL EQUIPO DE INYECCIÓN OMICRON CMC 1.1.. OBJETIVOS DEL PROYECTO. Los objetivos planteados en el proyecto son los siguientes: 1. Apropiar los requerimientos establecidos por estándares internacionales como ANSI / IEEE en lo referente al alcance y respuesta de las funciones de protección más comunes en media tensión. 2. Realizar los ajustes en relés de las marcas Schneider Electric, General Electric y SEL y explicar la similitud entre estos en cuanto a las protecciones de media tensión. 3. Realizar el procedimiento para probar los relés de protección con el equipo de inyección secundaria Omicron CMC, en donde se especifique paso a paso el uso del software del equipo para probar las funciones de protección más comunes en media tensión aplicables a las tres marcas de relés. 4. Incluir en los procedimientos una aplicación IEC 61850 para verificar las señales provenientes de alguno de los relés los cuales se comunican a traves e este protocolo.. 1.2.. OMICRON CMC. Un equipo de inyección también llamado valija de inyección, se compone de elementos electrónicos que se operan a través de un software licenciado con una gran variedad de herramientas que adecuándolas de manera correcta sirven para simular cualquier tipo de falla en un sistema de protección eléctrico. Una valija contiene un hardware que básicamente consta de una fuente trifásica de tensión, una fuente monofásica de tensión, una o dos fuentes trifásicas de corriente, entradas binarias, salidas binarias y una salida de tensión continua de una potencia importante para alimentar cargas como un relé. La conexión desde la valija hacia los puntos de conexión de las señales de corriente y tensión del relé se hace a través de cables flexibles con terminales o plug de conexión rápida para conectar tanto a los bornes de la Omicron como a los bloques de prueba en los relés de protección. El hardware de los equipos CMC 356 y 353 se diferencia en que la última solo tiene una fuente trifásica de corriente.. 14.

(15) Figura 1: Valijas de inyección Omicron CMC 353 y 356. Teniendo el software instalado en un PC, cuando se abre la aplicación Omicron CMC la primera vista que se abre es la mostrada en la figura 2.. Figura 2. Primera ventana del programa Omicron test Universe. 15.

(16) En este se observa a la izquierda de la ventana: Test Modules: los módulos de prueba que se pueden obtener, para verificar las funciones de protección de una manera adecuada, estos son: QuickCMC: es el módulo más básico para simular corrientes y tensiones trifásicas. Es my útil para hacer inyecciones de medidores en los que básicamente se necesita verificar corriente, tensión, potencia y energía con valores nominales. También se usa para inyectar los relés de protección sin embargo la aceptación de la prueba se hace manualmente. Con este módulo se puede modificar cualquier valor de corriente y tensión estando el equipo operando, es decir no es necesario parar la inyección para modificar ningún valor. Ramping: con este módulo como su nombre lo indica se pueden realizar rampas de cualquiera de las variables de las señales de corriente y tensión. Es ideal para probar los umbrales de arranque de las protecciones. State Sequencer: Es un módulo en el cual se asignan secuencias de prueba similar a la de QuickCMC pero con la posibilidad de cambiar de un estado a otro por tiempo o por la activación de un contacto. Con este módulo normalmente se puede probar la función recierre. Overcurrent: Es el módulo de prueba para verificar todo tipo de curvas de sobrecorriente. Este contiene las librerías de las curvas estándar IEC, ANSI/IEEE. Además tiene la posibilidad de grabar curvas que no existan en la librería y que la tenga un relé de protección multifuncional. Distance: Este módulo de prueba es el apropiado para realizar la verificación de los relés de distancia. Autoreclosure: Es el módulo para realizar pruebas de recierre. Diferential: Para pruebas de diferencial de transformador, de barras, de motor y de generador. En el centro aparece Control Center en donde se manejan los documentos de prueba, en esta sección hay la posibilidad de usar los documentos que traen las librerías en el software, crear documentos nuevos y abrir los que se han creado. En la parte superior derecha de la ventana principal se encuentra Setup dentro del cual se encuentran:. 16.

(17) Test set Association: El equipo de inyección Omicron se conecta al PC por medio de cable Ethernet o USB. Cuando se conecta por el puerto Ethernet es necesario que el software reconozca el equipo conectado, es decir que asocie el equipo Omicron conectado. System settings: Son valores predeterminados en el software que siempre estarán por defecto en los módulos de prueba que se trabajen, como por ejemplo valores nominales, límites de corriente y tensión a inyectar, nombre de las fases, entre otros; estos se pueden editar. License Manager: Para operar un equipo de prueba es indispensable tener la licencia. Este es un archivo que debe tener cada equipo de prueba y que se debe cargar en el PC desde el que se va a operar. En la ventana correspondiente se busca el archivo de la licencia y se agrega al software instalado como se puede observar en la figura 3.. Figura 3: Unión de la licencia dentro del programa Omicron Test Universe Se puede agregar una licencia sin tener conectado el equipo al PC. Language Selection: Tiene la posibilidad de escoger el lenguaje con el cual trabajar los módulos de prueba. En la sección llamada Support se encuentran manual del equipo, tutoriales y documentos de ayuda sobre el manejo del equipo.. 17.

(18) 2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DEL EQUIPO OMICRON CMC El instalador de la aplicación OMICRON Test Universe se puede descargar a través de la web en la siguiente dirección: https://www.omicron.at/en/support/customer/software/ También se puede instalar del CD-ROM que trae cada equipo. Luego de tener el software, es necesario agregar la licencia la cual se encuentra en el CD ROM que trae cada equipo, en esta están incluidas todas las aplicaciones que se adquieren. Lo anterior implica que no todas las licencias se pueden usar para todas las aplicaciones o módulos de prueba. Teniendo la licencia en el PC hay que asociar el equipo Omicron al computador, este procedimiento hay que realizarlo siempre después que se haya operado con diferente PC. Para esto teniendo la Omicron CMC energizada y conectada a PC se abre el programa y la aplicación Test Set Association, la primera ventana que se abre es la mostrada en la figura 4.. Figura 4: Ventana de asociación del equipo al PC Siempre que la valija haya estado conectada a otro computador, es necesario asociarla al PC con el que se requiere operar, para esto se elige el equipo de la lista y se escoge la opción Associate ubicada en la parte superior izquierda de la ventana, luego el software muestra es el aviso de la figura 5.. Figura 5: Aviso de operación para la asociación del equipo de prueba al PC. 18.

(19) En seguida se debe pulsar el botón llamado “Associate” ubicado en la parte posterior de la valija y se le da “OK” en el recuadro y finalmente aparece el mensaje mostrado en la figura 6.. Figura 6: Mensaje de equipo asociado al PC Desde ese instante el equipo queda listo para usarse desde el PC que se asoció. Para realizar inyecciones de corriente y tensión tanto en relés de protección como en medidores, se encuentran disponibles los distintos módulos de prueba del equipo Omicron. Estos módulos se pueden abrir directamente en la primera ventana que aparece cuando se inicia la aplicación. Dentro de cada uno de estos módulos, se pueden hacer ciertas configuraciones tales como hardware, en donde se establece las salidas análogas por donde se va a inyectar, las salidas y entradas binarias que deben operar dependiendo la necesidad de la prueba, así mismo se pueden definir ajustes de las protecciones, rangos de operación, criterios de aceptación de las pruebas, en fin todo lo relacionado con cada uno de los módulos de prueba que tenga el equipo. Sin embargo cuando se requiere hacer un archivo completo con los resultados de las pruebas realizadas a un relé de protección, es necesario crear un documento de prueba, en el cual se pueden agregar además de los módulos de prueba, información acerca de los equipos sometidos a las pruebas como referencia, números de serial, marca, etc. e información adicional como nombre del proyecto, subestación, circuito y tablero donde está instalado el relé; dentro del documento de prueba se puede también agregar imágenes o partes de un documento office, esto en particular tiene gran importancia a la hora de editar informes donde se deben incluir datos de la empresa fabricante y del cliente, así mismo se pueden incluir datos de las personas encargadas de las pruebas, imágenes y logotipos de las empresas involucradas. Para crear un informe, desde la primera ventana que aparece cuando se abre el programa en “New Test Document”, dentro de este aparece la pantalla de la figura 7.. 19.

(20) Figura 7: Ventana de inicio de un documento de prueba En la parte izquierda hay un icono llamado “Test1.occ” dentro del cual hay dos más: Test Object: En este se configura un bloque llamado RIO (Relay Interface by Omicron) dentro del cual se encuentra por defecto el menú Device que es donde se edita y se ajusta la información de los equipos a probar como se muestra en la siguiente imagen de la figura 8.. 20.

(21) Figura 8: Ventana de ajustes del elemento “Device” en el bloque RIO En Device está la información referente al relé de protección como referencia, nombre y número serial, en Substation y Bay se pueden editar nombre y dirección del proyecto en el cual está involucrado el relé. En el recuadro Overload Detection Sensitivity se ajusta el tiempo de detección de sobrecarga en el equipo, es decir el tiempo en el que el equipo desconecta sus salidas de corriente y tensión bien sea por alta impedancia en sus salidas de corriente o por baja impedancia en las de voltaje. En el recuadro Nominal Values se editan los valores nominales de tensión y corriente que la plantilla toma en todos los módulos de prueba que se agreguen, así mismo con los valores de factores de tensión y corriente residual y los límites de tensión y corriente que se aplican en cada una de las pruebas. Se pueden agregar varios Test Object en el mismo documento de prueba, esto aplica cuando hay varios relés en el mismo tablero y se requiere un solo documento de prueba. Dentro del mismo bloque RIO se configuran algunas aplicaciones o módulos de prueba que requieren ajustes, es decir que para poderlos operar deben tener los datos de las protecciones programadas en el relé. En la siguiente imagen de la figura 9 se encuentran los módulos que se deben ajustar en caso que se requiera la aplicación. 21.

(22) Figura 9: Funciones disponibles para ajustar dentro del bloque RIO A pesar de que no son los únicos módulos de prueba disponibles para hacer verificación de protecciones, son los únicos que requieren ajustes para poder correr una prueba de tal manera que el software Omicron pueda verificar la respuesta del relé de acuerdo a ciertos parámetros incluidos en las librerías que trae el equipo para dichas funciones de protección. Son en estas mismas aplicaciones donde el módulo de prueba de acuerdo a los resultados de tiempo de operación obtenidos y a los rangos de error programados, decide si una prueba es satisfactoria o no. En los demás módulos que no están incluidos en RIO la decisión de aceptación o rechazo de la prueba se debe hacer manualmente de acuerdo al criterio del ingeniero de protecciones o la precisión del relé de acuerdo a la información del fabricante en los manuales de estos. Cada uno de estos módulos de prueba se revisará con más detalle en la aplicación de las funciones de protección más adelante. Los módulos de prueba que se necesiten trabajar para probar las diferentes funciones de protección, incluidos en RIO o no, deben agregarse en el documento de prueba. Desde la primera ventana que se abre en Test Document en la parte superior en la pestaña Insert una de las opciones es Test Module dentro del cual se encuentran todos los módulos del software. Importante tener en cuenta que no todos los módulos que aparecen se pueden operar con cualquier equipo ya que esto depende de las licencias adquiridas como se puede observar en la figura 10.. 22.

(23) Figura 10: Ventana en la que se agregan los módulos de prueba Para agregar un módulo, con doble click sobre este y se abre la aplicación para ser configurado. Otro punto importante para correr las pruebas desde los diferentes módulos es la configuración del hardware, en la barra superior en Hardware Configuration se abre una ventana como la mostrada en la figura 11.. Figura 11: Ventana de configuración del hardware. 23.

(24) En la pestaña General se debe escoger el equipo con el cual se van a realizar las pruebas, esto en caso de que se tengan licencias de diferentes aplicaciones en donde hayan equipos con hardware diferente, por ejemplo la CMC 353 y la CMC356 las cuales se diferencian porque la segunda tiene dos fuentes de corriente trifásicas, esto es importante ya que si se conecta la valija con la configuración que no corresponde, las pruebas no se pueden correr. Si la valija está conectada al momento de hacer la configuración del hardware, por defecto muestra la licencia que tiene. En Details se abren las posibles combinaciones que se pueden lograr con las salidas de corriente y tensión, en esta ventana la aplicación muestra la forma de conectar estas fuentes dependiendo la magnitud de corriente y la cantidad de salidas necesarias. En la figura 12 se muestra la configuración del equipo CMC353 para una salida de tensión trifásica, una salida de tensión monofásica y una de corriente trifásica. Figura 12: Configuración de las fuentes de corriente y tensión en la CMC353 En la figura anterior se puede observar la configuración de las salidas de corriente y tensión para la Omicron CMC 353 la cual contiene solo una fuente trifásica de corriente con la que se puede hacer un arreglo para una salida de corriente monofásica de 64 amperios. Con la valija CMC 356 hay más posibilidades de salidas de corriente ya que con las dos fuentes trifásicas se pueden hacer varios arreglos como se observa en la figura 13.. 24.

(25) Figura 13: Configuración de las fuentes de corriente en la CMC356 Luego de izquierda a derecha, en la ventana llamada Analog Outputs, se configuran las salidas de corriente y tensión; esta depende de la configuración que se haga en la aplicación inmediatamente anterior, es decir de las salidas de corriente y tensión que se hayan habilitado. En esta ventana se pueden editar los nombres de cada salida de corriente y tensión o se dejan por defecto las que trae el software I(1)-1, I(2)-2, etc. y se pueden escoger la salida física por la cual se aplica cada salida así como se muestra en la siguiente imagen de la figura 14.. Figura 14: Configuración de las salidas del equipo de inyección Luego en Binary / Analog Inputs se configuran las entradas del equipo. Generalmente y por defecto se usa la primera entrada binaria para detener la inyección y medir el tiempo de operación en los relés de protección y debe cablearse desde una salida binaria del relé programada como disparo, sin embargo hay la posibilidad de programar las entradas que se requieran para las pruebas y se pueden programar de contacto seco o libre de potencial o de contacto mojado para el cual se debe especificar el. 25.

(26) voltaje al cual se activa la entrada. Estas entradas se pueden editar dependiendo la aplicación. En la figura 15 se puede ver que se habilitan tres entradas binarias: las dos primeras para disparo y arranque libres de potencial y la tercera para la posición del interruptor cerrado polarizada a 125 Vdc con un umbral de 88 Vdc, es decir que desde 88V la entrada se activa. Es recomendable quitarle la X a las entradas que no se van a usar ya que si se dejan habilitadas estas aparecen en los reportes.. Figura 15: Configuración de las entradas binarias del equipo CMC A la derecha se encuentra Binary Outputs, normalmente estas salidas binarias no se usan para probar un relé de protección, sin embargo son muy útiles a la hora de hacer otro tipo de pruebas en donde se requiera que la CMC active sus salidas para iniciar una prueba, por ejemplo para verificar los tiempos de operación de los interruptores de potencia, en donde se corre una rutina de prueba desde la activación de las bobinas de cierre y apertura por medio de estas salidas. Cuando se realizan cambios en la configuración del hardware, estos aplican para todos los módulos de prueba que se agreguen al documento, sin embargo dentro de cada uno de estos módulos se pueden hacer modificaciones a esta configuración por ejemplo cuando se prueba un relé diferencial de transformador, inicialmente se configura la CMC 356 para inyectar corriente por sus dos fuentes pero en el módulo de sobrecorriente se programa para usar solo una. También se pueden agregar varios Hardware Configuration dentro del mismo documento de prueba, ya que es probable que para algunas pruebas sea necesario modificar alguna parte del hardware o para hacer otras pruebas de diferentes equipos dentro del mismo informe.. 26.

(27) El último elemento de la pestaña llamada Insert es Group, el cual es una herramienta para organizar la información contenida en el documento o informe de las pruebas ya que en ocasiones es necesario diferenciar por ejemplo las pruebas internas de las de aceptación en fábrica, en las cuales hay que repetir nuevamente todas las pruebas realizadas, también es útil cuando se requiere probar varios grupos de protecciones en el mismo relé. En la figura 16 se puede observar el hardware que contiene la CMC 356. Salida trifásica de tensión. Salidas trifásicas de corriente. Salida monofásica de tensión. Fuente auxiliar de tensión DC. Zócalo de salida de corriente y tensión. Entradas binarias. Salidas binarias (contactos secos). Figura 16: Conexión del equipo de inyección Omicron CMC 356. 27. Botón de prender y apagar.

(28) 3. MÓDULOS DE PRUEBAS EN LA OMICRON CMC. Básicamente el equipo de prueba inyecta corriente y tensión, la CMC356 contiene dos fuentes trifásicas de corriente, mientras que la CMC353 solo una. Los dos equipos tienen una fuente trifásica de tensión y una monofásica. Los módulos de prueba son herramientas que se usan para realizar las inyecciones de corriente y tensión de una manera específica y para probar funciones de protección específicas, por ejemplo el módulo overcurrent contiene las librerías de las curvas de sobrecorriente estándar y varias curvas de algunos fabricantes para verificar exclusivamente los ajustes de protección de sobrecorriente. Algunos otros módulos de prueba se usan para hacer inyecciones en un tiempo y con una magnitud determinada de las variables análogas (corriente, tensión, frecuencia, fase) modificándolas de acuerdo a la necesidad presente en la prueba. Cuando la valija está conectada correctamente al PC y esta lista para inyectar, en la parte inferior derecha de todos los módulos de prueba aparece el estado como se muestra en la figura 17.. Figura 17: Señalización de conexión correcta del equipo de prueba Omicron CMC Cuando no está conectada se muestra como en la figura 18, sin embargo esta señal también aparece aunque el equipo esté conectado al PC en los módulos de prueba en los que los resultados no se añaden manualmente si no que se programan de acuerdo a valores predeterminados y en los cuales ya contiene algún reporte de prueba almacenado, es decir que para volver a hacer una inyección hay que borrar los registros existentes.. Figura 18: Señalización de con conexión del equipo de prueba Omicron CMC. 28.

(29) Cuando el equipo está inyectando corriente y/o tensión aparece el símbolo como se muestra en la figura 19.. Figura 19: Señalización de inyección en la aplicación CMC. 3.1. QUICK CMC Es el módulo de prueba básico con el que se puede inyectar corriente y tensión. Con este se pueden probar prácticamente todas las funciones de protección tanto el arranque como la operación. Cuando se abre este módulo la primera vista es la mostrada en la figura 20.. Figura 20: Ventana del módulo QuickCMC. 29.

(30) En la segunda pestaña superior llamada Home se activan las siguientes opciones que se pueden observar en la gráfica anterior: -Test Object: Al abrir esta ventana se puede encontrar el configurador RIO dentro del cual por defecto se encuentran Device y Distance. Dentro de Device se configuran todos los detalles de los equipos sometidos a prueba y algunos ajustes de valores nominales de inyección. Distance es uno de los módulos de prueba que se deben configurar desde RIO, sin embargo si este no se usa se puede eliminar y agregar aquellos que se vayan a usar. En todos los módulos de prueba aparece la opción Test Object ya que desde estos se puede modificar o verificar los ajustes de las protecciones y valores relevantes en cada prueba. Hardware Configuration: En esta parte se configuran las salidas de corriente y tensión, así mismo entradas y salidas binarias de acuerdo a la necesidad de la prueba realizar. Esta opción también se puede acceder desde cualquiera de los módulos de prueba y se pueden modificar dependiendo la necesidad de configuración en la prueba. More: en este comando se encuentran las siguientes opciones como aparece en la figura 21.. Figura 21: Opciones de configuración en el módulo QuickCMC Switch Off on Trigger: cuando se activa esta opción la valija detiene la prueba al detectar la entrada binaria que se programó como trip. Switch Off on Time: para detener la inyección luego de un tiempo especificado en segundos. Stop Ramp at Zero: esta opción aplica cuando se programan rampas y al activarla la caída de la magnitud programada se detiene solo cuando un valor llega a cero, sin. 30.

(31) embargo el equipo sigue inyectando la magnitud que no está variando. La programación de la rampa se hace en el cuadro inferior izquierdo de la ventana de este módulo. Prefault: al pulsar este botón se inyecta un valor llamado de prefalla que por defecto es 120/ V por cada fase y 0 Amperios. Si dentro del módulo de prueba se ajusta la tensión nominal en la aplicación RIO, la prefalla sería de este valor nominal. Cuando se inyecta esta tensión, el botón se pone en color verde y se activa el botón parar, además se puede iniciar la inyección normal con el botón Start, sin detener la prefalla. La aplicación de prefalla es una herramienta muy útil cuando se requiere hacer una prueba en la que se debe inyectar la tensión nominal antes de simular una falla por ejemplo en la prueba de subtensión. Start / Stop: Son los botones para iniciar y detener una inyección. Es importante tener presente que se pueden modificar los valores de cualquier variable (amplitud, fase y frecuencia en corriente y tensión) sin necesidad de parar la inyección. Hold Values: al pulsar este botón, los valores que están siendo inyectados quedan inmodificables mientras este botón esté activo, de tal manera que aún si se cambia cualquier valor de corriente o tensión este no se reproduce en las salidas de la valija hasta tanto no se pulse nuevamente el botón para desactivarlo y aplicar los nuevos valores a la inyección; esta herramienta es muy útil cuando se requiere cambiara varios valores al mismo tiempo por ejemplo disminuir la tensión y aumentar la corriente sin detener la inyección. Add to Report: con el modulo Quick se puede verificar cualquier protección de manera manual, por lo tanto para hacer un reporte es necesario ingresar por este botón para editar el título de la prueba y confirmar i es satisfactoria o no como se muestra en la figura 22.. 31.

(32) Figura 22: Opción Add to Report en el modulo QuickCMC En la tercera pestaña llamada View se activan algunas funciones para ajustar las visualizaciones como se observa en la figura 23.. Figura 23: Pestaña de activación View en el módulo QuickCMC Test View es la vista normal en este módulo, aunque se activen las demás vistas esta sigue siendo la principal. Phasor View: con esta opción en la parte derecha de la ventana aparece la tabla de fasores de tensión y corriente y el diagrama respectivo como podemos observar en la figura 24.. 32.

(33) Figura 24: Vista fasorial de corriente y tensión en el módulo QuickCMC Cuando se activa esta ventana en la tabla se pueden ver las señales inyectadas de manera rectangular o polar, esta opción también se encuentra en la mayoría de módulos de prueba disponibles y es muy útil para saber exactamente los valores análogos que la valija está inyectando. Report View: con este se puede ver el contenido del reporte, esta opción se encuentra disponible en todos los módulos de prueba y mediante esta se puede verificar los resultados y la manera como se va organizando el reporte en el documento. En seguida de Report View, hay dos botones que se pueden activar y desactivar: el primero llamado Status History, el cual cuando se activa muestra en la parte inferior de la ventana el historial de las pruebas y módulos activos recientemente, el segundo de estos botones llamado Overload Monitor es el que permite verificar si hay alguna sobrecarga en las fuentes de tensión o corriente; cuando la fuente de tensión se encuentra en corto o con una impedancia considerablemente baja o la fuente de corriente se encuentra abierta, la fase comprometida se pone de color rojo como se observa en la figura 25 en la cual la fase de corriente A se encuentra abierta:. 33.

(34) Figura 25: Señalización de corriente abierta en la fase L1 Cuando esto sucede es necesario parar de inmediato la inyección y verificar los circuitos. Cuando la inyección es detenida los puntos rojos pasan a amarillos. Este monitor de sobrecorriente se encuentra en todos los módulos de prueba para poder verificar el estado de las conexiones en cualquier momento. Los últimos botones de la pestaña View son las unidades en las cuales se requiere ver los valores de inyección y los resultados: Seconds/cycles: por defecto los módulos de prueba traen activa la opción segundos. Primary/secondary: dentro de Device en el archivo RIO se ajustan los valores de tensión y corriente primaria, por lo que el software da la opción de escoger estos valores en cualquier módulo. Por defecto está activa la opción de valores secundarios. Absolute/relative: por defecto está la opción absolute que se refiere a la magnitud de los valores análogos inyectados; la opción relative hace referencia a los valores de tensión, corriente y frecuencia programados como nominales siendo estos la base, es decir el valor en por unidad; por ejemplo si el valor nominal de corriente es 5 Amperios este sería 1 en por unidad o 1 In. En la parte inferior izquierda aparecen dos ventanas para configurar: On Trigger: Es la manera como se requiere parar la inyección automáticamente, bien sea por un tiempo definido en delay o cuando la entrada binaria programada se active. Step/Ramp: Con esta opción se pueden hacer variaciones de las señales análogas en forma de rampa, con un paso y un tiempo programables: 34.

(35) Signal(s): En esta ventana se encuentran como opción, todas las señales análogas de corriente y tensión como se observa en la figura 26.. Figura 26: Señales que se pueden variar con la opción Step/Ramp en el módulo QuickCMC. Quantity: luego de elegida la señal que se requiere variar, en esta ventana se escoge la cantidad o variable, es decir magnitud, fase o frecuencia. Size: es el tamaño del paso de la variable elegida, en tensión y corriente el valor mínimo del paso es de una milésima. Time: es el tiempo del cambio entre cada paso; el valor mínimo que se puede programar es de 100 mS. Con este módulo de prueba se pueden verificar prácticamente todas las funciones de protección de manera manual, ya que los valores de corriente y tensión, se pueden modificar libremente y en cualquier momento. Aunque el software Omicron CMC tiene las aplicaciones apropiadas para cada tipo de prueba, con el módulo QuickCMC se facilitan las pruebas de funciones de protección tales como arranque y operación de subtensión y sobretensión, área de operación de la direccional de sobrecorriente, arranque y operación de subfrecuencia y sobrefrecuencia, chequeo de sincronismo y mediciones. 3.2.. RAMPING. Este módulo de prueba sirve para verificar protecciones en donde se requieran hacer rampas en cualquiera de las magnitudes: amplitud, frecuencia, fase en señales de corriente y tensión. Se pueden realizar dos rampas de magnitud independiente, por. 35.

(36) ejemplo hacer una caída de tensión y un aumento de corriente proporcional al mismo tiempo; sin embargo se pueden agregar varias rampas una tras otra dependiendo la necesidad de la prueba.. Figura 27: Primera vista del módulo Ramping En la figura 27 se puede ver la primera vista del módulo en el cual se ven las mismas herramientas que aparecen en cualquier módulo como son test object, hardware configuration, start/continue, stop, pause, clear y report settings; en la ventana principal izquierda aparece por defecto el test view en el cual se pueden ajustar las señales con las cuales se realiza la rampa. Cada una de los valores a tener en cuenta en esta ventana son: Set mode: es la forma como las señales se pueden ver en la rampa, por defecto está ajustado como direct, que son valores de cada fase en magnitud, sin embargo se encuentran más opciones como valores línea a línea, componentes simétricos, de potencia y de impedancia. Signal 1: es la señal análoga con la cual se hace la rampa, se puede escoger señales trifásicas, bifásicas o monofásicas de corriente y tensión o todas las señales. Para hacer una variación de frecuencia se escogen todas las señales. Quantity 1: las opciones de este cuadro son magnitud, fase y frecuencia, es decir el valor que se requiere variar a la señal escogida. Cuando se requieren hacer dos rampas simultaneas, se programan en Signal 2 y Quantity 2 los valores de la segunda rampa.. 36.

(37) En el cuadro se colocan los valores inicial y final de cada rampa y el delta o ancho de dicho valor en cada paso lo mismo que el tiempo del paso para definir la velocidad de cambio d/dt. En la figura 28 se puede observar el programa de una rampa de dos señales, la primera de una caída de tensión con un aumento de corriente en la segunda señal:. Figura 28: Programación de una rampa con dos señales El valor de d/dt se ajusta automáticamente por los demás valores, igualmente el delta y el d/dt en la segunda señal. El tiempo de la rampa y los pasos los calcula también el programa. Con la rampa configurada se puede hacer la comprobación de un arranque por subtensión en el cual con la caída de voltaje también hay un aumento en la corriente trifásica. En la pestaña Ramps se muestran las opciones Append Ramp con la cual se pueden agregar rampas, así mismo se pueden adicionar criterios de aceptación (assessment), con la equis de color rojo se pueden borrar las rampas así como e muestra en la figura 29.. Figura 29: Pestaña Ramps en el módulo de prueba En Ram Assessment es el criterio de aceptación por magnitud, es decir que cuando el trigger se active la magnitud de la rampa esté dentro del rango programado para dar la prueba como correcta, mientras que Calculated assessment es un criterio que define ciertos cálculos en los que están involucrados los valores de los ejes X y Y, es decir la señal que varia respecto al tiempo. En la siguiente figura se observan los valores de. 37.

(38) aceptación para la rampa de caída de tensión, en donde se edita cada dato de acuerdo al requerimiento de la prueba como son el nombre, la rampa específica que se está midiendo, la condición o el trigger con el que se mide la operación de la protección, las señales que se están verificando, el valor nominal de dichas señales en las que se debe activar el trigger y la desviación permitida para acepta la prueba.. Figura 30: Valores de aceptación de una prueba con rampa En la ventana de la figura 30 se puede observar que las señales medidas son la tensión trifásica y el valor nominal es 65 V con un rango de +/- 500mV, así mismo la condición o trigger es cuando la entrada binaria uno pase de cero a uno. En la pestaña View como en varios módulos de prueba se pueden abrir las vistas como se observa en la figura 31.. Figura 31: Opciones dentro e la pestaña View en el módulo Ramping Test View, es donde se configuran las señales que se van a variar y la cantidad de rampas. Detail View, se muestra la tabla con la magnitud, ángulo y frecuencia de las señales programadas; en esta tabla no se puede modificar la variable “Quantity” que se programó en Test view que en el caso de la imagen son la magnitud de tensión y corriente trifásicas. Signal View, para ver la rampa junto con las entradas y salidas binarias que se hayan programado en la configuración del hardware. En esta ventana hay una tabla en donde se encuentran el valor de los dos cursores de la rampa, los cuales al moverlos en la 38.

(39) gráfica muestran en la tabla el valor de las señales escogidas y la diferencia entre un cursor y otro, esta herramienta es muy útil a la hora de comprobar los valores presentes de las señales al momento de la activación del disparo o del arranque de la protección Las demás opciones son las mismas que se detallaron en el módulo de prueba Quick CMC. En la imagen de la figura 32 se muestra la operación de un arranque por subtensión en el cual se puede observar la activación de la entrada binaria 1 del equipo y el cursor ubicado en este valor.. Figura 32: verificación del arranque de la subtensión con una rampa 3.3.. STATE SEQUENCER. Este es un módulo de prueba donde se programan secuencias de estados para facilitar la comprobación de algunas funciones de protección y aplicaciones especiales como la verificación de la operación de los interruptores de potencia. Con este módulo se pueden hacer inyecciones de corriente y tensión organizadas por estados definidos en un tiempo determinado o por las entradas binarias procedentes de los relés de. 39.

(40) protección o de otros elementos como el estado de un interruptor, es decir el cambio de un estado a otro se puede dar por tiempo o por una entrada binaria o por las dos condiciones. En cada uno de los estados se ajustan las señales de corriente y tensión con su respectivo valor de fase y frecuencia; al pulsar en la opción Trigger se despliega la ventana Detail View en la cual se define la condición o condiciones de cambio de estado como se ve en la figura 33:. Figura 33: Detail view en el módulo State sequencer La terminación de un estado para iniciar el siguiente se programa básicamente por la primera opción llamada Binary input(s) and/or time out, dentro de la cual hay dos opciones: . . Use binary trigger condition as epecified below: con esta opción el cambio de estado se da cuando se de la condición especificada en la parte inferior de la ventana anterior, es decir en la tabla Binary Trigger Condition en donde se muestra una tabla con dos entradas binarias (las que se habilitaron en hardware configuration) y una opción de lógica and u or. Si el cambio de estado está dado por una entrada binaria se escoge la opción OR. Timeout: con esta opción el estado se programa por un tiempo determinado en el cuadro justo al frente de esta opción.. En la imagen se escoge la posición de cambio de estado por tiempo el cual está en 5 S. A cada estado hay que programarle el fin del mismo para iniciar el siguiente.. 40.

(41) En la tercera pestaña llamada States se encuentran las opciones para agregar o eliminar estados, cada uno de estos se puede configurar con la magnitud de corriente y tensión necesarias para realizar la prueba, se pueden agregar tantos estados como se requieran y cada uno de estos se programa para que finalice bien sea por tiempo o por cambio de estado en las entradas binarias del equipo de inyección, igualmente a cada estado se le puede editar un nombre.. Figura 34: Pestaña estados en el módulo State Sequencer En la figura 34 se observan siete estados, para probar dos recierres en los cuales el primer estado es una prefalla en donde se inyecta solamente tensión nominal por cinco segundos, luego en el segundo estado llamado falla 1 se inyecta una falla de 25 A en la fase L1 y el fin o cambio se hace por medio de una entrada binaria que proviene de la salida de disparo del relé, igualmente el tercer estado se programa con otra entrada binaria para medir el tiempo de la operación o comando de cierre y así hasta programar toda la prueba con una secuencia de estados. En la pestaña Time Signal View (figura 35) igual que en los demás módulos de prueba se pueden ver con las diferentes herramientas la prueba programada, la opción Time Assessment abre una tabla en donde se especifica el criterio de aceptación de la prueba así:. Figura 35: Tabla de ajustes de aceptación de la prueba en el módulo State Sequencer. 41.

(42) En la columna Name se puede editar el nombre de la prueba. En Ignore before se elige un estado anterior al que se requiere hacer la medición del tiempo de operación es decir que de este hacia atrás no se tenga en cuenta la secuencia. Start es el estado en el que se está midiendo el tiempo de la prueba. Stop es la condición para parar el cronómetro de medición del estado que se está midiendo, este puede ser una entrada binaria u otro estado. Tnom es el tiempo que en teoría debe demorarse el estado medido, así mismo Tdev+/es la desviación admisible de dicho tiempo. Tact es el tiempo real de operación, mientras Tdev es el tiempo de desviación del tiempo teórico. Cuando esta desviación esta dentro del límite permitido la prueba se da por aprobada y aparece una cruz verde en la columna Assessment, de lo contrario aparece una equis de color rojo. Se pueden agregar varias líneas de aceptación en la misma secuencia, en la prueba de la imagen hay dos líneas, una para cada recierre. Este módulo de prueba es muy útil para la prueba de tiempos de recierre, para tiempos de operación de los polos en los interruptores de potencia y en las aplicaciones que se requiera hacer una secuencia de estas.. 3.4. OVERCURRENT Cuando se abre el módulo de sobrecorriente el primer pantallazo que se abre es el mostrado en la figura 36.. 42.

(43) Figura 36: Ventana de la prueba de sobrecorriente sin puntos de prueba Debido a que la respuesta de sobrecorriente depende de las curvas normalizadas por IEC, IEEE, ANSI y algunos otros estándares, este módulo de prueba se debe ajustar en el archivo RIO (Relay Interface Omicron) ya que con esta herramienta se programan las curvas existentes en las librerías del software Omicron CMC y que son las mismas que contienen los relés de protección. RIO se puede acceder dentro del documento de prueba a través del ícono Test Object o directamente en cada módulo de prueba por el mismo ícono como se muestra en la figura 37.. Figura 37: Acceso al configurador de sobrecorriente mediante el archivo RIO Para configurar los ajustes de las protecciones de sobrecorriente se accede a la opción Overcurrent den donde se abre una ventana con dos pestañas; en la primera llamada Relay Parameters se define si la prueba de sobrecorriente es direccional o no. Si es direccional se escoge la conexión de los PTs y CTs. Además se definen las tolerancias 43.

(44) de corriente y tiempo que van a tener las pruebas para establecer si los resultados son aceptables o no. En la segunda pestaña Elements se programan todos los ajustes de sobrecorriente. Dentro de la opción Selected element type se despliegan las opciones del modo de prueba dentro de las cuales están las opciones que aparecen en la figura 38.. Figura 38: Opciones de modo de falla en la sobrecorriente Las opciones más comunes para verificar las protecciones de sobrecorriente en los relés son las dos primeras: Phase y Residual. La primera es para inyectar fallas bien sea monofásicas, bifásicas o trifásicas, sin retorno por el neutro, mientras que el modo residual es para fallas monofásicas con corriente de neutro o fallas de secuencia cero 3I0. A la izquierda de la tabla con “Add” se agrega la cantidad de ajustes que sean necesarios por cada tipo de falla seleccionada. Para hacer una prueba de sobrecorriente se deben tener en cuenta los siguientes parámetros: Pick up o corriente de arranque de la sobrecorriente Factor de tiempo Curva de tiempo inverso. En la tabla superior de la ventana Elements se muestran ocho columnas en las que se debe completar esta información: Active: Para activar el ajuste. 44.